Содержание:
Исследование белковых фракций (протеинограмма) сыворотки крови и лабораторные исследования, опирающиеся на протеинограмму, нашли разнообразное применение в диагностике заболеваний. Следует заметить, что потенциал протеинограмммы недостаточно используется специалистами и до сих пор не раскрыт полностью.
Основой протеинограмммы является разделение биологических жидкостей, содержащихся в организме человека, на составляющие с помощью электрофореза — метода, основанного на различной подвижности белков в электрическом поле.. Белковые фракции преимущественно определяют в сыворотке крови, хотя в отдельных случаях можно использовать мочу и спинномозговую жидкость.
Исследование отдельных белков сыворотки крови даёт больше информации, чем определение только общего белка или альбумина. Однако следует понимать, что исследование на белковые фракции позволяет судить о избытке или дефиците белка, которые характерны для некоторых болезней, только в самой общей форме.
В клинических лабораториях для разделения белковых фракций используют агарозный гель, а отдельные фракции проявляют красителем (Amido black). Кроме агарозного геля для протеинограмммы также используют среды на основе целлюлозы (ацетата целлюлозы). Также может быть применен современный метод – капиллярный зональный электрофорез, который фактически не нуждается в твердой или гелеобразной среде, а перемещение ионов происходит в водном буфере. Для определения фракций в капиллярном электрофорезе применяют поглощения света в ультрафиолетовом диапазоне или мощный лазер с последующей фиксацией люминесценции.
В электрическом поле аппарата для электрофореза отрицательно заряженные протеины перемещаются по агарозному гелю к положительно заряженному электроду (аноду) и разделяются по своему заряду. Чем больше заряд, тем ближе к аноду будет находиться фракция. При электрофорезе белков они разделяются на две основные группы: альбумины (50-70% всей массы белков) и глобулины (у здоровых лиц — преимущественно иммуноглобулин G или сокращенно IgG).
Альбумин обладает наибольшим отрицательным зарядом, поэтому мигрирует ближе всего к аноду, по сравнению с глобулинами. В зоне электрофореза на геле можно выделить пять различных полос: преальбумины, альбумины, и глобулины — альфа-1, альфа-2, бета и гамма. Иногда бета-глобулины можно разделить на отдельные подфракции: бета-1 и бета-2. Иммуноглобулины (IgM, IgG, IgD и IgE) находятся в гамма-полосе. Электрофорез высокого разрешения позволяет определять большое количество отдельных белков: преальбумин, α1-липопротеин, липопротеины высокой и низкой плотности, α1-кислый гликопротеин, α1-антихимотрипсин, церулоплазмин и т.д.
Электрофорез с иммунофиксацией является расширением обычного электрофореза, в котором сначала разделяют белки под действием электрического поля, а затем обрабатываются антителам, специфическим для определенных антигенов, с целью идентификации компонентов каждой полосы. Этот способ применяется для определения изотипов тяжелых (IgM, IgG, IgD или IgE) и легких (каппа или лямбда) цепей, для идентификации специфических парапротеинов.
Усредненные диапазоны нормы белковые фракции сыворотки крови (протеинограммы) для взрослых
| Фракция | Содержание белковых фракций, % |
|---|---|
| Преальбумины | 2-7 |
| Альбумины | 52-65 |
| Альфа-1-глобулины | 2,5-5 |
| Альфа-2-глобулины | 7-13 |
| Бета-глобулины | 8-14 |
| Гамма-глобулины | 12-22 |
Точные диапазоны нормы зависят от метода, использованного для проведения исследования.
Диапазоны нормы протеинограммы для детей (исследование капиллярным электрофорезом)
| Возраст | Альбумин | Альфа-1-глобулины | Альфа-2-глобулины | Бета-глобулины | Гамма-глобулины |
|---|---|---|---|---|---|
| 1-2 | 54,7-70,4 | 4,2-8,5 | 7,0-15,6 | 7,5-11,6 | 4,7-16,0 |
| 3-4 | 53,9-70,4 | 4,8-8,1 | 7,6-15,2 | 7,4-11,6 | 7,1-17,8 |
| 5-9 | 52,6-66,3 | 4,2-7,6 | 7,4-13,5 | 7,9-11,3 | 8,5-18,7 |
| 10-14 | 54,1-69,1 | 4,4-8,0 | 6,8-11,4 | 8,5-12,9 | 8,8-17,6 |
В качестве диагностического теста, протеинограмма имеет целый ряд приложений. Она особенно полезна при повышении уровня сывороточного иммуноглобулина для различения типа роста: моноклонального или поликлонального. Классическое применение электрофореза сывороточного белка заключается в диагностике пролиферативных заболеваний плазматических клеток (плазмоциты – клетки, которые синтезируют антитела, конечный этап развития В-лимфоцита), в которых производится избыточное количество моноклональных иммуноглобулинов. И наоборот, выявление поликлонального увеличение иммуноглобулина дает основания для проведения дальнейших тестов с целью выявления воспалительных заболеваний – инфекции, аутоиммунного заболевания или, реже, злокачественного новообразования.
Протеинограмма может быть полезным инструментом в случаях хронических аномалий белкового состава крови, например при постоянно повышенном уровне иммуноглобулинов. В ревматологии определение белковых фракций крови особенно полезно при исследовании общих воспалительных состояний. Также это исследование может быть назначен при диагностировании первичного амилоидоза.
Протеинограмма мочи также полезна для исследования протеинурия и определении, где именно происходит потеря белка – в клубочках (гломерулах) или канальцах (тубуларах). При клубочковом заболевании почек в мочу попадают крупные белки; следовательно, на протеинограмме будет увеличен уровень альбумина. Напротив, следствием повреждения аппарата канальцев является неэффективная реабсорбция белков с низким молекулярным весом, что приводит к увеличению белковых фракций альфа-1 и бета-2.
Интересным применения электрофореза белков является определение белковых фракций спинномозговой жидкости при диагностировании рассеянного склероза. Олигоклональные полосы IgG (две или более), найденные на электрофорезе белков спинномозговой жидкости является дополнительным критерием диагноза рассеянный склероз, хотя и не специфическими, поскольку они могут быть найдены при других воспалительных и аутоиммунных неврологических расстройствах.
Значение изменения отдельных белковых фракций
Фракция альбуминов. Увеличение содержания альбуминов наблюдается крайне редко. Основные причины уменьшения содержания альбуминов (гипоальбуминемий) приведены в описании исследования «Альбумин (сыворотка крови)».
Фракция альфа-глобулинов. Увеличение содержания альфа-глобулинов отражает интенсивность реакции организма на воспалительный процесс, особенно в его острых стадиях. Различают альфа-1-глобулины (альфа-1-антитрипсин, альфа-1-липопротеид, кислый альфа-1-гликопротеид) и альфа-2-глобулины (альфа-2-макроглобулин, гаптоглобин, аполипопротеины А, В, С, церулоплазмин).
- Альфа-1-глобулины:увеличение фракции наблюдается при различных воспалительных процессах: острых, подострых и обострении хронических, а также при поражении печени; всех процессах распада тканей организма или интенсивном делении клеток. Снижение фракции альфа-1-глобулинов наблюдается при недостатке альфа-1-антитрипсина, гипо-альфа-1-липопротеидемии.
- Альфа-2-глобулины:увеличение фракции наблюдается при всех видах острых воспалительных процессов, особенно с выраженным выделением жидкости в полости тела или гнойным характером (пневмония, эмпиема плевры, другие виды гнойных процессов); заболеваниях соединительной ткани (коллагенозы, аутоиммунные заболевания, ревматические заболевания); злокачественных опухолях; в стадии восстановления после ожогов; нефротическом синдроме. Снижение фракции альфа-2-глобулинов наблюдается при сахарном диабете, изредка при панкреатите, токсических гепатитах и врожденной желтухе новорожденных.
Фракция бета-глобулинов. Бета-глобулины включают в себя трансферрин, гемопексин, иммуноглобулины и липопротеиды. Увеличение фракции бета-глобулинов выявляют при первичных и вторичных гиперлипопротеидемиях, заболеваниях печени, нефротическом синдроме, кровоточащей язве желудка, гипотиреозе. Пониженные величины содержания бета-глобулинов выявляются при гипо-бета-липопротеинемии.
Фракция гамма-глобулинов. Эта фракция содержит иммуноглобулины G, А, М, D, Е. Повышение содержания гамма-глобулинов наблюдается при реакции системы иммунитета, когда происходит выработка антител и аутоантител: при вирусных и бактериальных инфекциях, воспалении, коллагенозе, разрушении тканей и ожогах.
При активных гепатитах и циррозе печени наблюдается значительное повышение содержания гамма-глобулинов (у 88–92 % больных хроническим активным гепатитом). Плохим признаком при циррозе печени считают превышение содержания гамма-глобулинов над содержанием альбуминов.
Также, повышение содержания в крови гамма-глобулинов, может сопровождать следующие заболевания: ревматоидный артрит, системная красная волчанка, хронический лимфолейкоз, эндотелиомы, остеосаркомы, кандидомикоз.
Уменьшение содержания гамма-глобулинов бывает физиологическим (у детей в возрасте 3–5 мес), которое легко проходит, а также врожденным. Патологическими причинами уменьшения этой фракции могут быть многочисленные заболевания и состояния, приводящие к истощению иммунной системы и уменьшению уровня иммунного ответа организма.
При некоторых заболеваниях могут наступить нарушения при образовании гамма-глобулинов, и в крови появляются «неправильные» патологические протеины – парапротеины, которые обнаруживаются при проведении протеинограммы. Такие изменения отмечаются при миеломной болезни, болезни Вальденстрема.
Возникает вопрос — какие меры нужно принять, если результаты протеинограмммы отличаются от нормальных? Все зависит от степени изменений и от фракции, где они обнаружены. Если результаты намекают на возможное пролиферативное заболевания плазматических клеток (например множественную миелому), то немедленные действия крайне важны для сохранения здоровья пациента. В таком случае необходимо определить суммарные иммуноглобулины (как минимум – IgG, IgM и IgA), β2-микроглобулин, содержание свободных легких цепей иммуноглобулинов, полный клинический анализ крови с СОЭ включительно, кальций сыворотки крови, мочевину и креатинин. На базе этих и других исследований гематолог выставляет диагноз.
При многих заболеваниях на фоне нормальной картины общего белка крови, наблюдаются изменения в уровне концентрации отдельных белковых фракций, т.е. диспротеинемии. По изменению содержания отдельных фракций можно судить о направленности сдвигов входящих в их состав индивидуальных белков, а также о заболевании и ходе его лечения.
Альфа-1- и альфа-2-глобулины включают в себя белки «острой фазы» (они повышаются при острых воспалительных процессах, травмах, аллергических и стрессовых состояниях). Их количество в крови возрастает при многих острых, подострых и хронических воспалительных процессах, в том числе:
туберкулезе легких (эксудативном);
Бетта-глобулины увеличиваются в крови при:
тяжелой форме туберкулеза легких;
инфекционном, токсическом гепатите, желтухе.
Гамма-глобулины увеличиваются при хронических воспалительных процессах:
в суставах (ревматоидный артрит);
лоханках почек (пиелит);
желчном и мочевом пузыре (холецистит, цистит);
инфекционном гепатите, токсическом поражении печени, механической желтухе;
тяжелых формах туберкулеза легких и ряде др. заболеваний.
Синонимы: Белковые фракции, Протеинограмма, Serum Protein Electrophoresis, SPE, SPEP
Научный редактор: М. Меркушева, ПСПбГМУ им. акад. Павлова, лечебное дело.
Октябрь, 2018.
Общие сведения
Одним из основных компонентов крови является белок, который состоит из фракций (альбумина и нескольких видов глобулинов), образующих определенную формулу количественного и структурного соотношения. При воспалительных (острых и хронических) процессах, а также при онкологических патологиях формула белковых фракций нарушается, что позволяет оценить физиологическое состояние организма и диагностировать ряд серьезных заболеваний.
Под действием электрического поля (на практике применяется электрофорез) белок разделяется на 5-6 фракций, которые отличаются по местоположению, подвижности, структуре и доле в общей белковой массе. Самая главная фракция — альбумин — составляет более 40-60% объема общего белка сыворотки крови.
Другие фракции представляют собой глобулины:
Альфа-1
К ним относятся белки острой фазы (быстрого реагирования):
- антитрипсин — блокирует протеолитические ферменты (при воспалительном процессе в легочной ткани подавляет функцию эластазы, предотвращая деградацию эластина в стенках альвеол и развитие эмфиземы легких);
- кислый гликопротеин (орозомукоид) — способствует фибриллогенезу;
- липопротеины отвечают за доставку липидов к другим клеткам;
- транспортные белки связывают и перемещают важные гормоны организма (кортизол, тироксин).
Альфа-2
Также включают белки острой фазы:
- макроглобулин активизирует защитные процессы организма при инфекционных и воспалительных поражениях;
- гаптоглобин соединяется с гемоглобином;
- церулоплазмин определяет и связывает ионы меди, нейтрализует свободные радикалы и является окислительным ферментом для витамина С, адреналина;
- липопротеины обеспечивают перемещение жиров.
Бета
К этой группе относят белки:
- трансферрин — обеспечивает перемещение железа;
- гемопексин — препятствует потере железа, связывает гемоглобин, миоглобин, каталазу, доставляет их в печень, где происходит распад гема и связывание железа с ферритином.
- комплементы — участвуют в иммунном отклике;
- бета-липопротеины — перемещают фосфолипиды и холестерин;
- некоторые иммуноглобулины — также обеспечивают иммунную реакцию.
Гамма
Фракция включает важнейшие белки иммуноглобулины разных классов (IgА, IgМ, IgЕ, IgG), которые являются антителами и отвечают за местный и общий иммунитет организма.
В результате развития острых или обострения хронических воспалительных заболеваний соотношение белковых фракций изменяется. Уменьшение количества того или иного вида белка может наблюдаться при иммунодефицитах, которые свидетельствуют о серьезных процессах в организме (аутоиммунные заболевания, ВИЧ, онкология и т.д.). Избыток зачастую свидетельствует о моноклональной гаммапатии (производство аномальных типов иммуноглобулинов). К последствиям гаммапатии можно отнести множественную миелому (рак плазматических клеток), макроглобулинемию Вальденстрема (опухоль костного мозга) и т.д. Также может возникнуть поликлональная гаммапатия (секреция аномального количества иммуноглобулинов). Результатом являются инфекционные болезни, аутоиммунные патологии, заболевания печени (например, вирусные гепатиты) и другие хронические процессы.
Показания к анализу
Исследование белковых фракций позволяет диагностировать синдром иммунодефицита, онкологические и аутоиммунные процессы.
Также врач может назначить протеинограмму в следующих случаях:
- оценка тяжести течения воспалительных или инфекционных процессов (в острой и хронической форме);
- диагностика заболеваний печени (гепатиты) и почек (нефротический синдром);
- определение продолжительности заболевания, формы (острая, хроническая), стадии, а также контроль эффективности терапии;
- диагностика моно- и поликлональных гаммапатий;
- диагностика и лечение диффузных поражений соединительной ткани, в том числе коллагенозов (ее системное разрушение);
- наблюдение пациентов с нарушенным метаболизмом, режимом питания;
- мониторинг состояния больных с синдромом мальабсорбции (нарушение пищеварения и всасывания питательных компонентов);
- подозрение на множественную миелому, характеризующуюся симптомами: хроническая слабость, лихорадка, частые переломы и смещения, ломота в костях, инфекционные процессы в хронической форме.
- При отклонениях в лабораторных анализах, позволяющих заподозрить множественную миелому: гиперкальциемии, гипоальбуминемии, лейкопении и анемии.
- При подозрении на недостаточность альфа-1-антитрипсина, болезнь Брутона и другие иммунодефициты.
Исследование белковых фракций в крови (протеинограмма) выявляют концентрацию общего белка, количественное соотношение альбуминов и глобулинов.
Нормы для общего белка
| Возраст пациента | Общий белок, г/л |
| До 6 месяцев | 44 – 76 |
| До 1 года | 51 – 72 |
| До 3 лет | 56 – 75 |
| До 18 лет | 60 – 80 |
| Старше 18 лет | 64 – 83 |
Нормы для белковых фракций
Референсный диапазон, используемый в лаборатории Инвитро 1 :
Нормы для белковых фракций в лаборатории Хеликс 1 :
| Компонент | Референсные значения |
| Альбумин, % | 55,8 — 66,1 % |
| Альфа-1-глобулин, % | 2,9 — 4,9 % |
| Альфа-2-глобулин, % | 7,1 — 11,8 % |
| Бета-1-глобулин, % | 4,7 — 7,2 % |
| Бета-2-глобулин, % | 3,2 — 6,5 % |
| Гамма-глобулин, % | 11,1 — 18,8 % |
Справочник Л.А.Даниловой, 2014 2 :
| Белковые фракции | Количество, % | Функции |
| Альбумины | 50 — 70 | Поддержание коллоидно-осмотического давления, резерв белков, связывание и транспорт жирных кислот, билирубина, альдостерона |
| Глобулины | 20 — 30 | |
| альфа-1-глобулины: | 3 — 6 | |
| альфа-1-гликопротеин кислый (орозомукоид) | 0,5 — 1,4 | Концентрация возрастает при воспалительных процессах |
| альфа-1-антитрипсин | 2,0 — 4,0 | Ингибитор протеолитических ферментов |
| тироксинсвязывающий белок | 0,01 — 0,02 | Связывает и транспортирует тироксин |
| ретинолсвязывающий белок | 0,03 — 0,06 | Транспорт ретинола (витамин А) |
| транскортин | 0,03 — 0,035 | Связывает и транспортирует кортизол и кортикостерон |
| альфа-2-глобулины: | ||
| церулоплазмин | 9 — 15 | Транспорт меди |
| гаптоглобин | Связывает гемоглобин | |
| альфа-2-макроглобулин | Ингибитор эдопептидаз | |
| бета-глобулины: | ||
| трансферрин | 8 — 18 | Транспортирует железо |
| гемопексин | Связывание гема | |
| бета-липопротеины (ЛПНП) | Транспорт липидов | |
| С-реактивный белок | Появляется при воспалительных процессах | |
| гамма-глобулины: | Антитела | |
| IgG | 15—25 | Специфическая гуморальная защита; активизирует систему комплемента |
| IgM | Участвует в первичном иммунном ответе | |
| IgA | Препятствует адгезии и адсорбции микробов на слизистые оболочки | |
| IgE | Участвует в противопаразитарном иммунитете и в аллергических реакциях | |
| IgD | В-клеточные рецепторы | |
Отклонения от нормы
Факторы влияния на результат
- Экспериментальные исследования показывают, что даже умеренный психологический стресс небольшой продолжительности может привести к значимым изменениям белковых фракций 3 .
- Гемолиз (искусственное или природное разрушение эритроцитов) может увеличить количество бета-глобулинов;
- Лечение пенициллином приводит к расщеплению альбуминов, что снижает их концентрацию в общем белке;
- Исследование с радиоконтрастными компонентами (ложный результат);
- Гемодиализ (метод внепочечного очищения крови) препятствует интерпретации теста;
- Плазмаферез (очищение крови от токсинов) снижает количество гамма-глобулинов;
- Наличие множественной миеломы (в 10% случаев соотношение белковых фракций остается в нормальных пределах);
- Нарушение правил подготовки тесту и процедуры забора крови.
| Повышение значений | Понижение значений |
| Альбумин | |
|
|
| Альфа-глобулины | |
|
|
| Бета-глобулины | |
|
|
| Гамма-глобулины | |
|
|
Расшифровку результата анализа на белковые фракции может проводить врач-гематолог, а также онколог, терапевт, хирург и т.д.
Подготовка
Биоматериал для исследования – сыворотка венозной крови.
Метод забора – венепункция локтевой вены.
Время забора крови – утренние часы (до 11.00).
Обязательное требование – процедура проводится строго натощак!
Дополнительные требования к подготовке
- За 2 недели до теста необходимо исключить прием следующих лекарств:
- оральные контрацептивы;
- фенитоин;
- гормоны (тестостерон, эстроген, андрогены);
- аспарагиназа;
- глюкокортикоиды;
За 3 дня до теста нельзя менять меню и режим питания (запрещены диеты, голодания, посты, переход на вегетарианство и т.д.);
Накануне венепункции исключить из рациона жирные, копченые и острые продукты, жареные блюда, алкоголь и энергетики;
В день анализа можно пить только воду без газа;
За 1-3 часа до забора крови не рекомендуется курить.
Важно! Лечащему врачу необходимо заранее сообщить о текущем или недавно законченном приеме каких-либо лекарственных препаратов, витаминов, биологически активных добавок (с указанием их названия, дозировок, продолжительности лечения).
- 1. Данные лабораторий Инвитро и Хеликс.
- 2. Л.А.Данилова, д.м.н., проф. Анализы крови, мочи и других биологических жидкостей человека в различные возрастные периоды, — СпецЛит, 2014г.
- 3. Van Hunsel F. The influence of psychological stress on total serum protein and patterns obtained in serum protein electrophoresis. — Psychological medicine, Mar, 1998.
- 4. Sherilyn Alvaran Tuazon, MD. Serum Protein Electrophoresis. — Medscape, Sep, 2014.